單體液壓支柱是指利用液體壓力產(chǎn)生工作阻力并實(shí)現(xiàn)升柱和卸載的單根可縮性支柱。單體液壓支柱主要分為懸浮式、雙伸縮懸浮式、DN內(nèi)注式以及玻璃鋼單體液壓支柱。
單體液壓支柱是由缸體、活柱、閥等零件組成的。其中三用閥是外注式單體液壓支柱的中心，它由單向閥、卸載閥和安全閥王部分組成。單向閥供單體液壓支柱供液用，卸載閥供單體液壓支柱卸載回柱用，安全閥保證單體液壓支柱具有恒阻特性。現(xiàn)以外注式單體液壓為例介紹其結(jié)構(gòu)和工作原理。
升柱時(shí)，操作注液槍把手，高壓液體經(jīng)三用閥內(nèi)的單向閥、閥筒上的徑向孔進(jìn)入支柱下腔，活柱升高。當(dāng)支柱頂蓋使金屬頂梁緊貼工作面頂板，活柱不再升高時(shí)，松開注液槍把手，注液槍即切斷島壓液流，這時(shí)支柱下腔壓力為泵站壓力，使支柱給予頂板一定的初撐力，完成升柱——初撐階段。
隨著支護(hù)時(shí)間的延長，工作面頂板作用在支柱上的載荷增加，當(dāng)頂板壓力超過支柱額定工作阻力時(shí)，支柱內(nèi)腔的高壓液體將三用閥中的安全閥打開，液體從右閥管與安全閥套之間的間隙外溢，支柱內(nèi)腔壓力降低，支柱下縮。當(dāng)支柱內(nèi)腔壓力低于安全閥彈簧力時(shí)，安全閥關(guān)閉，支柱內(nèi)腔壓力液體停止外溢，支柱不再下縮。
回柱時(shí)，將卸載手把插入三用閥筒卸載孔中，轉(zhuǎn)動(dòng)卸載手把(或扳動(dòng)卸載裝設(shè))、迫使安令閥軸向移動(dòng)，從而打開卸載閥。支柱內(nèi)腔乳化液經(jīng)卸載閥、右閥管與注液閥體之間的間隙噴到工作面采空區(qū)，活柱在自重和復(fù)位彈簧作用下回縮，達(dá)到回柱目的。
用途：
單體液壓支柱簡稱為單柱，在結(jié)構(gòu)上與液壓支架不同。它與金屬鉸接頂梁配套，供普通機(jī)械化采煤工作面支護(hù)使用；也可供綜采工作面局部地區(qū)，如端頭或臨時(shí)支護(hù)使用。單柱沒有推移裝置、整體底座和頂梁，但柱體本身的結(jié)構(gòu)較液壓支架上的支柱復(fù)雜。單柱也是恒阻工作式的支柱。
單體液壓支柱適用于傾角小于250的水平或緩傾斜煤層(當(dāng)采用可靠的安全措施時(shí)，也可在25°～35°的煤層中使用)，并且要求底板不宜過軟，頂板周期壓力明顯，直接頂易于垮落的圍巖條件，在底板過軟、地質(zhì)條件復(fù)雜或分層的工作面使用單柱時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)的措施。
單體液壓支柱不準(zhǔn)在下列條件下使用：
(1)淋水過大的工作面。
(2)使用其它性能支柱的工作面。
(3)使用木頂梁的工作面。
(4)有嚴(yán)重酸堿性淋水的工作面。
(5)暫不適用炮采工作面。
分類
由缸、活柱、閥等零件組成。以專用油或高含水液壓液(含乳化液)等為工作液，供礦山支護(hù)用的單根支柱稱為單體液壓支柱。
單體液壓支柱按其供液方式不同，分為外供液式(簡稱外注式)和內(nèi)供液式(簡稱內(nèi)注式)支柱。按工作行程不同，支柱分為單伸縮(單行程)支柱和雙伸縮(雙行程)支柱。按使用材質(zhì)不同，支柱分為鋼質(zhì)支柱和輕合金支柱。
一、活塞式單體液壓支柱
(一)內(nèi)注式單體液壓是柱
內(nèi)注式單體液壓支柱在人力作用下靠支柱內(nèi)部液體循環(huán)達(dá)到支撐頂板的目的。其主要由頂蓋、通氣閥、安全閥、活柱體、油缸體、支柱活塞、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)等零件組成。
內(nèi)注式單體液壓支柱包括升柱與仞撐、承載、卸載回柱三個(gè)過程。但由于支柱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)維修費(fèi)用高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)成本高，使用量在逐步減少。
(二)外注式單體液壓支柱
外注式單體液壓支柱是往工作面乳化液泵站提供的壓力液體作用下達(dá)到支撐頂板目的的，也包括升柱與初撐、承載、卸載回柱三個(gè)過程。
外注式單體液壓支柱結(jié)構(gòu)主要由頂蓋、加長段、圓弧焊縫、三用閥、柱頭、圓弧焊縫、手把體、活柱、油缸、復(fù)位彈簧、活塞、底座等組成。
二、懸浮式單體液壓支柱
懸浮式單體液壓支柱是20世紀(jì)末研發(fā)出的新型外注式單體液壓支柱，其克服了活塞式單體液壓支柱存在的焊縫斷裂、內(nèi)泄漏、操作不便等缺陷，實(shí)現(xiàn)了無焊縫、無柱頭、無活塞的結(jié)構(gòu)，具有工作行程大、使用范圍廣、抗偏載能力強(qiáng)、使用安全可靠等特點(diǎn)，在生產(chǎn)實(shí)踐中得到了良好的應(yīng)用效果。懸浮式單體液壓支柱分為單伸縮和雙伸縮支柱兩大類。
(一)單伸縮懸浮式單體液壓支柱
單伸縮懸浮式單體液壓支柱結(jié)構(gòu)主要由頂蓋、懸浮蓋、活柱、手把閥體、油缸、復(fù)位彈簧、底座、三用閥等零部件組成。包括升柱和初撐、承載、卸載回柱式個(gè)過程，支柱的控制由三用閥完成。
(二)雙伸縮懸浮式單體液壓支柱
雙伸縮懸浮式單體液壓支柱主要由頂蓋、懸浮蓋、活柱、套缸、手把閥體、油缸、中缸、復(fù)位彈簧、底座、三用閥等零部件組成。
特點(diǎn)
內(nèi)、外注式單體液壓支柱的工作原理、性能和回柱方式均相同，而結(jié)構(gòu)、工作介質(zhì)等有所不同，其各自的特點(diǎn)如下：
1)內(nèi)、外注式單體液壓支柱區(qū)別
(1)外注式單體液壓支柱的工作液為乳化液，回柱時(shí)乳化液排至采空區(qū)。內(nèi)注式單體液壓支柱的工作液為液壓油，回柱時(shí)油缸中的液壓油流回活柱內(nèi)腔形成閉式循環(huán)。
(2)外注式單體液壓支柱用的乳化液由設(shè)在巷道中的泵站經(jīng)高壓膠管、注液槍供給，并給予支柱的一定初撐力，初撐力由泵站壓力保證。內(nèi)注式單體液壓支柱是靠支柱本身手搖泵來獲得初撐力，所以初撐力是根據(jù)操作力的大小來確定的。
(3)外注式單體液壓支柱是靠活柱體自重和復(fù)位彈簧降柱。內(nèi)注式單體液壓支柱僅靠自重降柱。
(4)內(nèi)注式單體液壓支柱在升降柱時(shí)，需要進(jìn)氣、排氣，要求設(shè)有通氣裝置。外注式則不需要。
(5)外注式單體液壓支柱的活柱升到最大高度時(shí)依靠限位裝置限位。內(nèi)注式單體液壓支柱的活柱升到最大高度時(shí)則依靠活柱體內(nèi)裝油量的多少來限位。
(6)外注式單體液壓支柱上的所有閥都裝在一起，便于井下更換和井上維修。內(nèi)注式單體液壓支柱的安全閥、單向閥和卸載閥分別裝在不同的位置上，在井下無法更換。
2)外注式單體液壓支柱的優(yōu)點(diǎn)
(1)結(jié)構(gòu)簡單。除三用閥外，支柱內(nèi)腔零件少（不像內(nèi)注式單體液壓支柱裝有一個(gè)手搖泵以及通風(fēng)裝置等），因此加工容易、成本低。
(2)維護(hù)方便。支柱一般故障大多發(fā)生在三用閥上，在井下更換一個(gè)好的三用閥后，支柱即可投入使用，無需整體升井，因此零件發(fā)生故障的可能性少（而內(nèi)注式單體液壓支柱的任何內(nèi)部零件的損壞都需支柱升井解體，維修工作量大）。
(3)升柱速度快。一般外注式單體液壓支柱的升柱速度為70~ 80mm/s。泵站壓力越高，升柱速度也就越高（內(nèi)注式單體液壓支柱靠人工來完成，每搖一次手把，升柱行程一般只有20~30mm）。在升柱行程相同的情況下，外注式比內(nèi)注式支柱的升柱速度快4~5倍。
(4)工作行程大，適應(yīng)煤層變化范圍大。外注式單柱行程不受升柱限制，可設(shè)計(jì)得大些，因而適應(yīng)煤層變化的范圍大（內(nèi)注式單柱因手工操作升柱，每次行程又小，所以支柱行程不可能設(shè)計(jì)得太大，否則將影響工人操作）。
(5)質(zhì)量較輕。外注式單柱零件少，所以質(zhì)量輕。同一高度的內(nèi)、外注式單柱的質(zhì)量相差3—5kg。
3)外注式單體液壓支柱的缺點(diǎn)
(1)增加一套泵站和管路系統(tǒng)，系統(tǒng)多、環(huán)節(jié)多、管理較復(fù)雜（內(nèi)注式單柱就不需要這些設(shè)備，在沒有電源和泵站的地方也可應(yīng)用，靈活性強(qiáng)，管理較簡單，對(duì)工作面生產(chǎn)的影響也?。?。
(2)消耗乳化液，噸煤成本略有提高。外注式單柱在回柱時(shí)，將單柱內(nèi)腔乳化液排至采空區(qū)，不能回收復(fù)用（內(nèi)注式單柱回柱時(shí)，其液壓油流回活柱內(nèi)腔，實(shí)現(xiàn)支柱本身液壓油閉路循環(huán)，所以液壓油的消耗量少）。
(3)外注式單柱是開式系統(tǒng)，單向閥、卸載閥暴露在外表，容易受污染而失效（內(nèi)注式單柱的閥全部裝在支柱內(nèi)腔，受外界污染的可能性小，所以可靠性較高）。
(4)勞動(dòng)條件較差。外注式單柱在注液前要沖洗注液嘴，操作不當(dāng)就容易弄濕工作服（內(nèi)注式單柱的液壓系統(tǒng)為閉式系統(tǒng)，油液不易外漏，所以勞動(dòng)條件好些）。
因外注式單體支柱有很多優(yōu)點(diǎn)，大多數(shù)煤礦都用外注式單體支柱。
